KR910004197B1

KR910004197B1 - 발진기 회로

Info

Publication number: KR910004197B1
Application number: KR1019890000087A
Authority: KR
Inventors: 오세룡; 은종성
Original assignee: 싸니 전기 공업 주식회사; 곽영의
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-01-06
Publication date: 1991-06-24
Also published as: KR900012416A

Abstract

내용 없음.

Description

발진기 회로

제 1 도는 수정 발진기의 등가 회로도.

제 2 도는 수정 발진기에 의하여 얻어질 수 있는 발진기 주파수에 대한 그래프.

제 3 도는 종래 기술의 발진기 회로에 대한 개략적인 선도.

제 4 도는 본 발명에 따른 발진기 회로의 블록 선도.

제 5 도는 본 발명에 따른 발진기 회로의 상세한 회로도.

제 6 도는 본 발명에 따른 발진부의 다른 실시예의 회로도.

제 7 도는 본 발명에 따른 발진부의 또 다른 실시예의 회로도.

제 8 도는 본 발명에 따른 발진부의 또 다른 실시예의 회로도이다.

본 발명은 발진기 회로에 관한 것으로, 기준 신호와 하나 이상의 제어 신호를 발생시키는 집적화가 용이한 발진기 회로에 관한 것이다.

종래 발진기 회로는 코일(L), 콘덴서(C)와 저항(R)들로서 구성되는 동조 회로가 대부분이었다. 그러나 이러한 동조 회로에서는 주파수의 안정도(Q)가 문제로 되어 대단히 큰 안정도를 기대하기가 어려웠다.

그러므로 동조 회로에서 큰 안정도가 요구되는 경우 수정 발진기를 사용해야 하였다.

한편 수정을 이용하는 동조 회로거나 발진 회로에서는 발진 주파수를 가변하기 곤란하였다.

즉 여기서 사용하는 주파수 발진의 발진원은 압전성을 갖는 수정편으로 그 수정편을 일정한 두께로 자르고 그 수정편에 전극을 형성하여 교류 전압을 가하면 가한 전압에 비례하여 압전 효과가 발생하여 수정편에 전하가 유기되므로 진동하게 된다.

이와같은 특성은 수정편이 두께에 따라 전기적 주파수가 결정되게 하는 고유 진동수를 가진다.

그러므로 제 1 도에서와 같이 수정 발신기의 등가회로를 나타낼 수 있듯이, 인덕턴스 성분 코일(L₀) 캐패시터 성분 콘덴서(C₀)와 저항(R₀)의 직렬 공진 회로가 구성되고 또 양 전극 사이에는 유전체가 삽입되어 있는 것으로 간주되어 이유 전체가 캐패시터 성분의 콘덴서(C₁)로 설치되므로 결론적 수정 발진기는 병렬 공진 회로가 구성된다.

따라서 제 2 도에 도시와 같이 수정자가 진렬 공진 회로로써 직렬 공진 주파수(fs)

를 발생시키고, 병렬 공진 회로로서는 공진 주파수(fp) 즉

의 주파수를 발생시킨다.

그러므로 수정을 이용하는 발진기 회로는 희망 주파수에 따라 주파수 범위를 자유로이 변화시키기 위하여 제 3 도에 도시와 같이 발진기(1)에서는 희망하는 주파수의 수정편을 설치하여 발진시키고, 튜티 레이트(Duty Rate) 조정부(2)에서는 파형 대칭을 조정하며, 또 파형 정형부(3)에 의해서는 구형파의 출력을 발생시키고, 분주 주파수를 얻기 의하여서는 상업적으로 구득 가능한 모델형 7493의 4비트 2진 카운터를 분주기(IC)로 이용하여 희망하는 발진 주파수를 얻도록 한다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 주파수 발진부(1)는 소정 주파수를 발생시키는 수정편(X-TAL)에 교류 전압을 인가하고, 그에 의하여 발생된 신호를 콘덴서(C₁)에서 위상을 반전시키고, 반전된 신호가 NAND 게이트(NA₁)에 인가되어 180°위상 반전되게 한다. 또 콘덴서(C₂)는 수정편(X-TAL)의 신호를 90°위상 반전시키고, 저항(R₁)을 경유하여 360°위상 반전된 출력을 정훼환 시키도록 하므로 NAND 게이트(NA₁)에 대한 입출력 임피던스를 정합(matching)시키도록 한다.

튜티 레이트 조정부(2)는 저항(R₂)과 콘덴서(C₃)와 병렬 접속된 저항(R₃)이 병렬로 연결되는 구성으로 저항(R₂)이 파형 조정부(3)에 연결되고, 저항(R₃)이 집적 회로의 분주기(IC)에 접속되게 한다. 그러므로 저항(R₂) 및 (R₃)에 의해 파형의 대칭을 조정하여 안정된 파형을 파형 조정부(3)와 분주기(IC)에 인가한다.

파형 조정부(3)는 두개의 병렬로 접속된 NAND 게이트(NA₂) 및 (NA₃)로 구성되며 이들 NAND 게이트(NA₂) 및 (NA₃)들은 주파수 발진부(1)로부터의 신호를 180° 위상 반전시키고, 또 구형파를 발생시키도록 한다.

이때 발생되는 발진 주파수를 그냥 이용할 경우는 기본 발진 주파수로써 이용 가능하고, 다시 소정의 희망하는 분주 주파수를 얻기 위하여서는 분주부(4)에 기본 발진 주파수를 인가하게 된다.

분주부(4)는 분주기(IC)로 구성되며, 이 분주기(IC)는 내부적으로 1/2, 1/4, 1/8, 1/16의 분주 주파수를 발생시키도록 구성되어 있고, 이에 대한 상세한 설명은 이 기술에 잘 알려져 있으므로 생략된다.

그러므로 분주기(IC)에 의하여서는 선택적으로 소정의 희망 주파수를 얻을 수 있다.

그러나 이와같은 종래 기술에 의하여서는 소정 주파수의 제어가 어렵고 또 발생 주파수의 고정으로 인하여 용도의 변경이 어려워 그 응용 범위가 제한 된다는 단점을 가진다.

즉 컴퓨터의 제어 신호로써 분주기(IC)의 출력을 변경시켜야 할 경우 IC 외부에서 자동적으로 조작할 수 없는 결과가 되었던 것이다.

이러한 점에 비추어 컴퓨터의 응용 범위는 제한적일 수 밖에 없는 것이며, 특히 컴퓨터 관련기기를 다목적으로 사용하기 위한 다 기능을 부여하기가 어려웠던 것이다.

이에 대하여 본 발명은 컴퓨터이거나 컴퓨터 관련기기에 적용될 경우 외부 제어 신호 조작에 의하여 소정의 원하는 하나 이상의 제어 신호를 발생시키거나 기준 신호를 발생시키는 집적화가 용이한 발진기 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또 본 발명의 발진부의 동조 회로를 안정화 시키도록 M-MOS 또는 P-MOS와 트랜스미션 게이트를 이용한 발진부를 설치하여 신뢰성을 부여한 발진기 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 수정 진동자 하나 이상의 콘덴서를 π형으로 접속되게하거나 콘덴서에 코일을 병렬로 연결한 탱크 회로로 구성시킨 발진 회로에 연결되게 하고, 트랜스미션 게이트이거나 N-MOS는 P-MOS에 의하여 입력 신호를 공급하므로 발진 주파수를 정합시키고 주파수 발진부와, 주파수 발진부의 신호를 정형하고 위상 반전시키는 NOT게이트로 이루어진 파형 정형부와 파형 정형된 주파수를 다시 위상 반전시키는 NOT게이트로 구성시킨 위상 반전부와 4개의 J-K 플립플롭으로 구성시켜 기본 주파수를 소정 주파수로 분주하는 분주부와 소정 주파수로 분주된 분주부의 신호를 선택되는 제어 입력부와 제어 입력부로부터의 신호에 따라 분주 신호를 선택하고 멀티 플렉싱하여 주파수 신호를 출력하는 제어부와 기본 주파수를 수신하고, 증폭하도록 희망하는 버퍼를 구비한 기본 주파수 출력단과 분주 주파수를 수신하고 증폭하도록 버퍼를 구비한 분주 주파수 출력단들로 구성되어 있다.

따라서 본 발명은 기본 주파수 신호 이외에 소정의 희망 주파수로 분주된 분주 신호를 선택적으로 발생시킬 수 있어, 컴퓨터등에 적용하여서는 다기능을 구현시키고, 또 MOS게이트를 이용하여 주파수 발진이 안정을 도모하므로 고도의 신뢰성을 부여할 수 있다.

여기서 발진부의 트랜스미션 게이트는 P-MOS 게이트나 N-MOS 게이트들로 대체될 수 있으며, 이들 게이트들은 스위칭 기능 이외에도 제어 신호에 대한 직류 바이어스의 저항 소자로서 작용하며, 이 직류 저항치는 P-MOS나 N-MOS 게이트의 기하학적 크기와 물리적 정수 파라메타등에 의하여 결정된다.

이에 착안하여 본 발명은 P-MOS나 N-MOS의 게이트 단자 영역이 소정 저항값을 갖도록 하므로 새로운 구성의 발진부를 제공한다.

따라서 본 발명은 발진단의 캐패시턴스 성분을 없이하는 발진부를 실현하므로 상기와 같은 논리 회로와 결합이 용이하게 집적화가 간단히 실현될 수 있다.

본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세하게 기술하면 다음과 같다.

본 발명은 제 4 도에서 도시와 같이 소정의 주파수를 안정적으로 발생시키는 발진부(10), 발진부(10)로부터의 신호를 파형 정형하는 파형 정형부(20) 파형 정형부(20)의 신호를 위상 반전시키는 위상 반전부(30) 파형 정형부(20)의 신호와 위상 발전부(30)로부터의 위상 반전된 신호를 수신하여 소정 주파수로 분주된 신호 실예를 들면 1/2, 1/4, 1/8, 1/16로 분주된 신호를 발생시키는 분주부(10), 소정의 분주 신호를 선택하도록 제어 신호를 수신하는 제어 입력단(50), 제어 입력단(50)의 신호에 따라 소정의 분주 신호를 멀티 플렉싱하여 출력하는 제어부(60), 기본 주파수를 출력하도록 위상 반전부(30)에 접속된 기본 주파수 출력단(70)과 소정의 분주 주파수를 출력하도록 제어부(60)에 접속된 분주 주파수 출력단으로 구성되어 있다.

이를 더욱 구체적으로 기술하기 위하여 제 5 도를 참조하면, 발진부(10)는 발진기(OSC₁) 및 (OSC₂)들에 접속되어 있으며, 발진기(OCS₁)는 NOT 게이트(N₁)의 출력단에 접속되고 발진기(OSC₂)는 NOT 게이트(N₁)의 입력단에 접속된다.

NOT 게이트(N₁)에는 콘덴서(C₁) 및 (C₂)가 그의 입력단 및 출력단에 개별적으로 접속되어 발진기(OSC₂)에 대하여 π형으로 구성되고, 또 정합 저항(Rf)을 가지는 트랜스미션 게이트(T)가 NOT 게이트(N₁)와 병렬로 접속되어 있다.

이러한 구성의 발진부(10)의 발진기(OSC₁) 및 (OSC₂)로부터의 발진 신호를 콘덴서(C₁)에서 위상을 90°반전시키고 NOT 게이트(N₁)에 인가된다. NOT 게이트(N₁)는 다시 180°위상 반전시켜 콘덴서(C₂)에 인가하고 콘덴서(C₂)가 90°위상 반전시키도록 한다.

이렇게 위상 반전된 신호는 이후 트랜스미션 게이트(T)에 의하여 궤환되는데 트랜스미션 게이트(T)가 정합 저항(Rf)을 가지므로 정궤환 된다.

이와같이 발생된 발진 주파수는 NOT 게이트(N₂)로 구성된 파형 정형부(20)에서 파형 정형된다. 파형 정형된 신호는 기본 주파수를 가지며 4개의 J-K 플립플롭(FF₁-FF₄)으로 구성시킨 분주부(40)에 인가되거나 NOT 게이트(N₃)로 구성시킨 위상 반전부(30)에 인가된다.

분주부(40)는 4개의 J-K 플립플롭(FF₁-FF₄)으로 구성되고, J-K 플롭플롭(FF₁)이 그의 클럭단자(CL)로 입력되는 기본 주파수를 1/2 분주한 주파수로 발생시키며, 차례로 J-K 플립플롭(FF₂)은 1/4 분주 주파수, J-K 플립플롭(FF₃)은 1/8 분주 주파수와 J-K 플립플롭(FF₄)은 1/6 분주 주파수를 발생시키도록 접속되며 또 각각의 분주 주파수은 이후 기술되는 제어부(60)의 AND 게이트(A₁-A₄)들의 일측 입력단자에 인가된다.

한편 NOT 게이트(N₃)의 출력은 분주부(40)의 JK 플립플롭(FF₁)의 단자(J)에 인가되고 동시에 기본 주파수를 증폭하여 출력하도록 버퍼(B₃)와 패드(P₃)로 구성시킨 기본 주파수 출력단(70)에 인가되어 소정의 기지본 주파수(F₀)로 출력된다.

한편 분주부(40)의 소정의 원하는 주파수를 선택하도록 제어 신호를 수신하는 입력단(50)은 제어 신호(S₁) 및 (S₂)에 대하여 수신 패드(P₁) 및 (P₂)와 제어 신호 증폭 버퍼(B₁) 및 (B₂)들을 개별적으로 접속한 구성으로 이루어져 있다.

이 제어 입력단(40)으로 부터의 증폭된 제어 신호(S₁) 및 (S₂)는 각기 제어부(60)에 AND 게이트 (A₂), (A₄)와 NOT 게이트(N₄) 및 (N₅)에 인가된다.

이 입력 신호는 표 1 에서와 같이 가정될 수 있다. 또 NOT 게이트(A₁)의 출력은 AND 게이트(A₁) 및 (A₃)에 인강된다.

그러므로 AND 게이트(A₁) 및 (A₂)의 출력은 NOR 게이트(O₁)에 인가되고 AND 게이트 (A₃) 및 (A₄)으 출력은 NOR 게이트 (O₂)에 인가된다.

이들 AND 게이트(A₁-A₄)와 NOR 게이트(O₁,O₂)는 멀타 플렉서로 형성된다. NOR 게이트(O₁) 및 (O₂)의 출력은 다시 AND 게이트(A₅) 및 (A₆)의 일측 단자의 입력으로 되며, AND 게이트(A₅) 및 (A₆)의 타측 단자에는 NOT 게이트(N₅)를 경유한 신호와 NOT 게이트(N₅)를 경유하지 않은 신호가 입력된다. AND 게이트(A₅), (A₆)의 출력은 NOR 게이트(O₃)에 입력되며 이들 AND 게이트(A₅),(A₆)와 함께 플립플롭으로 구성된다.

그러므로 표 1에서와 같이 제어 신호(S₁)및 (S₂)에 따라 제어부 출력(Y)이 결정된다.

이 제어부(60)의 출력은 버퍼(B₄)와 패드(P₄)로 구성시킨 분주 주파수 출력단(80)을 경유하여 소정 주파수(F₁)로 출력된다.

또한 발진부(10)는 제 6 도에 도시와 같이 발진기(OSC₁)상에 NOT 게이트(N₁)에 접속되고, NOT 게이트(N₁)는 트랜스미션 게이트(T)와 병렬로 연결되고 콘덴서(C₁)에 의하여 발진기(OSC₁) 신호가 90°위상 반전된다. 또 발진기(CS₂)에는 코일(L₁) 및 콘덴서(C₃),(C₄)로 이루어지는 동조 회로를 연결하고, NOT 게이트(N₁)으 출력단에 접속한 콘덴서(C₂)와 함께 접속한 콘덴서(C₂)와 함께 탱크 회로를 형성시켜 코덴서(C₁)에 의하여 90°위상 반전된 신호를 NOT 게이트(N₁)에서 180°위상 반전된 신호와 함께 트랜스미션 게이트(T)의 발진 영역을 동조시키고 트랜스미션 게이트(T)의 고유 정합 저항(Rf)에 의하여 정궤환된 파형 정형부(20)의 NOT 게이트(N₂)에 인가되도록 할 수 있다.

또 제 7 도에 도시와 같이 트랜스미션 게이트(T) 대신 P-MOS(P)가 그의 발진 영역에서 정합 저항(Rf)을 갖도록하므로 발진 주파수의 정궤환을 실현할 수 있고 제 8 도에 도시와 같이 트랜스미션 게이트(T) 대신 N-MOS(N)가 그의 발진 영역에서 정합 저항(Rf)을 갖도록하므로 발진 주파수의 정궤환을 실현할 수 있다.

Claims

발진기 회로에 있어서, 수정 진동자가 하나 이상의 콘덴서를 π형으로 접속되게 하고, 수정 진동자에 접속도 NOT 게이트를 구비하여 NOT 게이트에 트랜스미션 게이트가 병렬로 접속되게 하여 발진 주파수가 위상 반전되고 정합되게 한 주파수 발진부와 주파수 발진부의 신호를 정형하고 위상 반전시키는 NOT 게이트로 이루어진 파형 정형와, 파형 정형된 주파수를 다시 위상 반전시키는 NOT 게이트로 구성시킨 위상 반전부와, 4개의 J-K 플립플롭으로 구성시켜 기본 주파수를 소정의 희망하는 주파수로 분주하는 분주부와, 소정 주파수로 분주된 분주부의 신호를 선택하는 제어 입력단자, 제어 입력단으로부터의 신호에 따라 분주 신호를 선택하고 멀티 플렉싱하여 희망하는 주파수 신호를 출력하는 제어부와, 기본 주파수를 수신하고 증폭하도록 버퍼를 구비한 기본 주파수 출력단과, 분주 주파수를 수신하고 증폭하도록 버퍼를 구비한 분주 주파수 출력단들로 구성시킨 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 발진부의 π형 접속된 하나 이상의 콘덴서를 코일로 첨가하여 동조 회로로 하고 트랜스미션 게이트와 함께 탱크 회로로 이루어지게한 발진부를 구비한 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 발진부의 트랜스미션 게이트 대신 P-MOS를 설치한 발진부로 이루어진 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 발진부의 트랜스미션 게이트 대신 N-MOS를 설치한 발진부로 이루어진 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 제어 신호 입력을 멀티 플렉서와 플립플롭에 선택적으로 인가하고, 분주부 신호가 멀티 플렉서에 인가되게한 제어부로 이루어진 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 발진부 게이트들의 영역이 소정의 정합 저항을 갖도록하므로 직접화가 용이하게 한 발진기 회로.
제 1 항에 있어서, 직접화가 용이한 발진부가 논리 회로로 이루어지는 파형 정형부, 위상 반전부, 분주부와 제어부들과 결합되어서 전체적으로 집적화가 이용하여 칩으로 제조 가능하게 한 발진기 회로.